通過數(shù)字孿生集成實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 使用智能傳感器和執(zhí)行器來監(jiān)控、收集、分析和共享數(shù)據(jù)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 增加了智能機(jī)械的使用，智能機(jī)械使用傳感器來自動化流程并通過減少人為干擾來提高效率。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 使用智能傳感器和執(zhí)行器來監(jiān)控、收集、分析和共享數(shù)據(jù)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 增加了智能機(jī)械的使用，智能機(jī)械使用傳感器來自動化流程并通過減少人為干擾來提高效率。這些傳感器產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)用于深入了解工業(yè)流程。不同的基于 AI/ML 的模型會根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，這些模型的輸出是可以對系統(tǒng)進(jìn)行的升級和更改，以提高效率。將這些升級和更改實施到實際系統(tǒng)中，可能會對關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)和流程造成故障或損壞的風(fēng)險。關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的故障會給行業(yè)和公眾帶來很大的損害。此外，如果不確保更改不會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，傳輸系統(tǒng)等基本服務(wù)就不能直接升級或更改。這就是數(shù)字孿生發(fā)揮作用的地方，它可以幫助行業(yè)以更安全、更高效的方式實施這些更改。

　　數(shù)字孿生可以理解為數(shù)字世界中物理系統(tǒng)的代理。它是特定行業(yè)所擁有資產(chǎn)的數(shù)字復(fù)制品。將物理屬性與數(shù)字屬性連接起來的鏈接稱為數(shù)字線程。從工業(yè)設(shè)置中的不同傳感器和執(zhí)行器收集的數(shù)據(jù)用于構(gòu)建數(shù)字副本，使用戶可以訪問物理資產(chǎn)的結(jié)構(gòu)、上下文和行為?？梢杂^察系統(tǒng)的過去和現(xiàn)在狀況，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測如果對其進(jìn)行升級或更改，未來的行為。這不僅節(jié)省了時間和金錢，而且還防止了對實際系統(tǒng)的任何損壞。數(shù)字孿生可以實現(xiàn)持續(xù)的流程改進(jìn)、設(shè)計改進(jìn)、高效運(yùn)營、預(yù)測性維護(hù)和機(jī)器的條件狀態(tài)。

　　數(shù)字孿生如何改變行業(yè)

　　工業(yè) 4.0 就是通過更快地收集、處理和管理數(shù)據(jù)來實現(xiàn)自動化和數(shù)字化。邊緣傳感器正在取代傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)，以促進(jìn)更快的數(shù)據(jù)處理和更快的數(shù)據(jù)共享。5G 等技術(shù)正在慢慢加快步伐，以提高數(shù)據(jù)傳輸速度和不同節(jié)點之間的連接性。整合這些技術(shù)仍面臨不同的挑戰(zhàn)，如高投資成本、傳感器兼容性、數(shù)據(jù)安全性和可擴(kuò)展性。這些挑戰(zhàn)使得企業(yè)主難以在數(shù)字化上投入巨額資金。

　　數(shù)字孿生技術(shù)解決了上述大部分缺點?，F(xiàn)有的物理設(shè)置被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并通過數(shù)字線程連接到現(xiàn)實世界的機(jī)器。借助 AI/ML 模型，可以通過從傳感器、過去的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和開源數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)，將機(jī)器的完整工作映射到數(shù)字形式中。該代理機(jī)器用于預(yù)測實際機(jī)器在發(fā)生更改時會如何響應(yīng)。因此，為了整合邊緣傳感器和 5G 兼容性等新技術(shù)，實驗是在虛擬世界中進(jìn)行的，并且只在現(xiàn)實世界中實施最佳解決方案。整個過程節(jié)省了時間和成本，還創(chuàng)建了機(jī)器的數(shù)字副本，可進(jìn)一步用于數(shù)字化。

　　數(shù)字孿生被用于各種行業(yè)，包括制造業(yè)、能源、交通運(yùn)輸和建筑業(yè)。不同的制造商和服務(wù)提供商使用數(shù)字孿生來構(gòu)建飛機(jī)發(fā)動機(jī)、機(jī)車、海上平臺和風(fēng)力渦輪機(jī)的代理。這些行業(yè)的公司正在投資數(shù)字孿生，以優(yōu)化這些產(chǎn)品的運(yùn)行和維護(hù)。

　　數(shù)字孿生在三個關(guān)鍵領(lǐng)域為行業(yè)提供了卓越的價值。首先是推動制造流程的改進(jìn)。從原型設(shè)計和實際制造產(chǎn)品，公司可以持續(xù)監(jiān)控實際和預(yù)期產(chǎn)出并做出更改，以制造出近乎完美的產(chǎn)品。通過預(yù)測生產(chǎn)線故障并采取必要措施實現(xiàn)所需目標(biāo)，可以優(yōu)化制造運(yùn)營。

　　第二個領(lǐng)域是預(yù)防性維護(hù)，其中數(shù)字孿生可用于分析過去的數(shù)據(jù)并從實際系統(tǒng)中獲取實時輸入以預(yù)測故障并建議預(yù)防性維護(hù)以防止故障。技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程分析并進(jìn)行預(yù)防性調(diào)整，當(dāng)需要進(jìn)行物理調(diào)整時，技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程分析并提前訂購零件以節(jié)省時間。

　　第三個領(lǐng)域是根據(jù)客戶對現(xiàn)有產(chǎn)品和服務(wù)的使用情況開發(fā)新產(chǎn)品并進(jìn)入新市場。數(shù)字孿生有助于深入了解客戶如何使用產(chǎn)品，以及在新產(chǎn)品設(shè)計和制造中可以或應(yīng)該進(jìn)行哪些更改以提高市場滲透率，占領(lǐng)新市場并提高客戶滿意度。這可以大大減少公司在市場研究和客戶反饋上的支出。

　　數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展

　　將飛機(jī)發(fā)動機(jī)或制造部門的復(fù)雜機(jī)器進(jìn)行數(shù)字孿生并不是這項技術(shù)即將帶來的革命的結(jié)束，而只是開始。邊緣計算的進(jìn)步和強(qiáng)大的邊緣設(shè)備正在部署到由私有 5G 等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接的行業(yè)中，這些行業(yè)可以使數(shù)字孿生的互連成為可能。結(jié)果將是一個完整的連接設(shè)備鏈，構(gòu)成一個數(shù)字工廠。

　　例如，新加坡創(chuàng)建了一個完整的城市數(shù)字孿生，以跟蹤交通、污染、氣候和城市布局，以便城市管理者可以測試無障礙選項，了解新建筑的潛在影響，管理應(yīng)急響應(yīng)并監(jiān)測城市健康狀況。與此同時，醫(yī)生正在創(chuàng)建針對患者的肺部數(shù)字孿生，以幫助在治療 COVID-19 患者時做出有關(guān)呼吸機(jī)使用的決定。

　　雖然數(shù)字孿生仍是一項新興技術(shù)，但毫無疑問，它代表著未來。它們在運(yùn)營、維護(hù)、財務(wù)、銷售和營銷等部門擁有無數(shù)應(yīng)用程序，可以訪問統(tǒng)一的真實數(shù)據(jù)源，以預(yù)測維護(hù)、改進(jìn)設(shè)計、了解使用情況并調(diào)整價格。

　　作者：Saumitra Jagdale

　　來源：千家網(wǎng)